En el control automático de las plantas químicas modernas, válvulas de control desempeñan un papel muy importante. La producción de estas plantas depende de la correcta distribución y control de los medios que fluyen. Ya se trate del intercambio de energía, la reducción de la presión o la simple adición de material a un recipiente, para completar estos controles se necesitan determinados elementos de control final.
1.Consejos para alargar la vida útil
1.1 Operación de gran apertura
Garantizar la válvula reguladora funciona con la máxima apertura posible desde el principio, como la 90%. De este modo, se producen daños por turbidez del gas y erosión en la cabeza del núcleo de la válvula.
A medida que se daña el núcleo de la válvula, aumenta el caudal y, en consecuencia, la válvula se cierra un poco más. Este daño continuo permite un cierre gradual, utilizando completamente todo el núcleo de la válvula hasta que la raíz del núcleo de la válvula y la superficie de sellado están dañadas y no pueden utilizarse.
At the same time, large opening operation has a larger throttling gap, which weakens erosion. This method increases the valve’s lifespan by 1-5 times or more compared to starting with the valve at a medium or small opening. For example, a chemical plant that adopted this method saw a 2-fold increase in valve life.
1.2 Reducir la relación de resistencia de la válvula (o relación de pérdida de carga) S
Reducing S means increasing the system’s losses outside the regulating valve, thereby reducing the pressure drop across the valve. To ensure the flow passes through the regulating valve, the opening of the valve must be increased. Simultaneously, the pressure drop across the valve decreases, which also weakens cavitation and erosion.
Algunos métodos específicos son: instalar una placa orificio aguas abajo de la válvula para consumir la caída de presión; cerrar válvulas manuales en serie en la tubería hasta que la válvula reguladora alcance una apertura de funcionamiento más idónea. Para quienes hayan seleccionado inicialmente una válvula demasiado grande y que funcione con una abertura pequeña, este método es muy sencillo, cómodo y eficaz.
1.3 Reducir el diámetro, aumentar la apertura operativa
Aumentar la apertura de funcionamiento reduciendo el diámetro de la válvula. Los métodos específicos incluyen:
(1) Sustituir la válvula por otra de un tamaño inferior, por ejemplo, pasar de DN32 a DN25;
(2) sin cambiar el cuerpo de la válvula, sustituyendo el núcleo y el asiento de la válvula por uno de menor diámetro. Por ejemplo, una planta química sustituyó el componente de estrangulación dg10 por dg8 durante unas reparaciones importantes, lo que duplicó la vida útil de la válvula.
1.4 Localización de daños por transferencia
Desplace la zona de daños graves de posiciones críticas a otras menos importantes para proteger las superficies de sellado y estrangulación del núcleo y el asiento de la válvula. Esto puede aumentar la vida útil de la válvula.
1.5 Alterar la dirección del flujo
El tipo de flujo abierto fluye hacia la dirección de apertura del núcleo de la válvula, con cavitación y erosión actuando principalmente sobre la superficie de sellado, causando un rápido daño a la raíz del núcleo de la válvula y a la superficie de sellado entre el núcleo y el asiento de la válvula; el tipo de flujo cerrado fluye hacia la dirección de cierre, con cavitación y erosión actuando después del estrangulamiento, por debajo de la superficie de sellado del asiento de la válvula, protegiendo la superficie de sellado y la raíz del núcleo de la válvula, y alargando la vida útil.
Nota: Después de cambiar de flujo abierto a flujo cerrado, también se producirá un fenómeno de salto (cuando se abre la válvula reguladora), y durante el proceso de regulación, la influencia de los vórtices hace que el sistema de control no pueda ajustarse suavemente. Este método debe utilizarse con precaución y consideración exhaustiva.
1.6 Utilización de materiales especiales
Para resistir la cavitación (formas destructivas como pequeños puntos en forma de panal) y la erosión (pequeñas ranuras aerodinámicas), se pueden utilizar materiales especiales resistentes a la cavitación y la erosión para fabricar las piezas de estrangulamiento.
Estos materiales especiales incluyen el 6YC-1, Acero A4, estelita, aleaciones duras, etc. Para resistir la corrosión, se pueden utilizar materiales más resistentes a la corrosión y con determinadas propiedades mecánicas y físicas.
Estos materiales se dividen en dos categorías: materiales no metálicos (como caucho, PTFE, cerámica, etc.) y materiales metálicos (como Monel, Hastelloy, etc.).
1.7 Selección correcta de la estructura de la válvula
Cambiando la estructura de la válvula o seleccionando una válvula con una vida útil más larga, se puede conseguir el objetivo de mejorar la vida útil, como seleccionar válvulas de laberinto, válvulas multietapa, válvulas anticavitación, válvulas resistentes a la corrosión, etc. Las ventajas de utilizar válvulas reguladoras en el proceso son:
(1) Acción rápida, capaz de completar varias órdenes reglamentarias en el momento oportuno;
(2) Cuando se utiliza en combinación con cilindros grandes, hay una mayor fuerza motriz de par;
(3) El rendimiento es relativamente estable en entornos de trabajo difíciles, capaz de funcionar con normalidad;
(4) Alto rendimiento de seguridad. El funcionamiento normal de la válvula reguladora y su capacidad de respuesta afectarán directamente a la calidad y la eficacia de la producción. Por lo tanto, el análisis y las soluciones a los factores que influyen en el fallo de la válvula reguladora durante su uso son especialmente importantes.
2. Fallos comunes y sus factores de influencia
Hay algunos fallo común y emitir:
2.1 Bloqueo
El bloqueo es un problema frecuente en las válvulas de control, que suele producirse en sistemas recién puestos en servicio y durante periodos de nueva puesta en servicio tras reparaciones importantes. Esto se debe a la acumulación de impurezas, como escoria de soldadura y virutas de hierro, en el interior de las tuberías del punto de estrangulamiento y las piezas guía, lo que provoca el bloqueo.
Cuando se produce un bloqueo, se obstruye el paso del fluido o la válvula de control experimenta un apriete excesivo de la empaquetadura durante mantenimientolo que provoca un aumento de la fricción y fenómenos como la inacción de las señales pequeñas y la sobreactuación de las señales grandes.
2.2 Fuga de la válvula de control
Las fugas de las válvulas de control incluyen generalmente fugas internas, fugas de la empaquetadura y fugas causadas por la deformación del núcleo de la válvula y asiento de válvula.
- La fuga de la válvula se debe a la longitud inadecuada del vástago de la válvula, siendo el vástago de la válvula de apertura de aire demasiado largo, lo que resulta en una distancia demasiado corta hacia arriba o hacia abajo, causando una brecha entre el núcleo de la válvula y el asiento de la válvula, no haciendo pleno contacto, y por lo tanto causando fugas internas. (2) Fuga de la empaquetadura, cuando la empaquetadura se instala en la caja de empaquetadura, ejerce una presión axial sobre la válvula de control. Debido a la deformación plástica de la empaquetadura, se genera una presión radial, que hace un contacto estrecho con el vástago de la válvula, pero el contacto es desigual. Durante el funcionamiento de la válvula de control, el vástago y la empaquetadura sufren un movimiento axial. En entornos de alta temperatura y alta presión, afectados por medios fluidos de alta permeabilidad, es probable que se produzcan fugas de la empaquetadura.
(3) Fugas debidas a la deformación del núcleo de la válvula y del asiento de la válvula, la erosión y el impacto causan deformación, con el tiempo, habrá un desajuste entre el núcleo de la válvula y el asiento de la válvula, existe un espacio entre ellos, causando fugas debido a que no cierran herméticamente.
2.3 Oscilación de la válvula de control
Las causas de la oscilación de la válvula de control incluyen una rigidez insuficiente del muelle de la válvula de control, señales de salida inestables de la válvula de control que provocan cambios rápidos, que la frecuencia de la válvula de control sea la misma que la frecuencia del sistema y una fuerte vibración de la tubería y la base.
Una selección inadecuada de la válvula de control también puede causar oscilación. Cuando la válvula de control funciona con una abertura pequeña, se producen grandes cambios en la resistencia al flujo, el caudal y la presión. Cuando estos cambios superan la rigidez de la válvula de control, se reduce su estabilidad y, en casos graves, se produce la oscilación de la válvula de control.
2.4 Inacción de la válvula de control
Los síntomas de fallo de una válvula de control que no funciona incluyen:
(1) No hay señal, no hay fuente de aire. Las causas son que la fuente de aire no está encendida o ha fallado, el conducto de aire está bloqueado, o la válvula reductora de presión ha fallado debido a un bloqueo, o el compresor ha funcionado mal;
(2) Fuente de aire presente, sin señal. Las causas son que la posicionador ha fallado debido a la rotura de un fuelle que provoca una fuga de aire, o el convertidor ha fallado;
(3) El posicionador no tiene fuente de aire. Las causas son que el filtro, la válvula reductora de presión están bloqueados y han fallado;
(4) Positioner has air source but no output. The causes are that the positioner’s throttle orifice is blocked and has failed;
(5) Señal presente, sin acción. Las causas son que el núcleo de la válvula se ha desprendido; el vástago de la válvula está doblado o roto.
2.5 Funcionamiento inestable de la válvula de control
Las razones de la inestabilidad de la válvula de control son:
(1) La capacidad del compresor es demasiado pequeña, lo que provoca el fallo de la válvula reductora de presión, con la consiguiente inestabilidad de la presión de la fuente de aire;
(2) El regulador es inestable, la constante de tiempo del sistema de control es inadecuada, lo que provoca una presión de señal inestable;
(3) La resistencia a la fricción del vástago de la válvula durante el movimiento es muy grande, lo que provoca atascos durante el contacto;
(4) La válvula de bola en el amplificador del posicionador está desgastada por la suciedad y no cierra herméticamente, especialmente cuando el consumo de aire se incrementa mucho, causando oscilación de salida.
2.6 Acción lenta de la válvula de control
En el funcionamiento del diafragma neumático se producen daños y fugas que provocan la lentitud del vástago de la válvula en la acción unilateral;
El débil rendimiento de respuesta del posicionador conducirá a una acción lenta de la válvula de control; hay óxido y otras obstrucciones dentro de la válvula de control, causando bloqueo y haciendo que el movimiento axial de la válvula de control sea lento; la mala calidad o la empaquetadura demasiado apretada aumentan la resistencia a la fricción, lo que resulta en una acción lenta de la válvula de control.
3. Análisis de fallos de la válvula de control
3.1 ¿Cómo solucionar el bloqueo de la válvula de control?
Una vez bloqueada la válvula de control, ábrala y ciérrela rápidamente para que el medio fluido elimine las obstrucciones. También puede utilizar una llave de tubo para sujetar firmemente el vástago de la válvula. Bajo la acción de la presión de la señal externa, gire el vástago de la válvula hacia adelante y hacia atrás con fuerza para hacer que el núcleo de la válvula pase a través de la zona bloqueada.
Si el bloqueo no se puede resolver en este momento, se puede aumentar adecuadamente la presión de la fuente externa y la potencia de accionamiento, y repetir el movimiento. Si la válvula sigue sin poder volver a su funcionamiento normal, es necesario que personal profesional desmonte la válvula de control para su procesamiento.
3.2 ¿Cómo solucionar las fugas de la válvula de control?
Después de que se produzca la fuga interna de la válvula de control, la longitud del vástago de la válvula debe ajustarse adecuadamente para que la longitud del vástago de la válvula sea adecuada y evitar más fugas internas. Después de que se produzcan fugas en la empaquetadura, para que la instalación de la empaquetadura sea más cómoda, se debe hacer un chaflán en la parte superior del prensaestopas, y se debe añadir un anillo metálico de protección anticorrosión con una pequeña separación en la parte inferior del prensaestopas. La superficie de contacto entre el anillo metálico de protección y la empaquetadura no debe ser inclinada para evitar que la empaquetadura se salga debido a la presión del medio.
La superficie de la parte donde el prensaestopas entra en contacto con la empaquetadura debe estar finamente mecanizada, lo que puede mejorar el acabado superficial y reducir el desgaste de la empaquetadura.
El grafito flexible es la mejor opción para la empaquetadura porque el grafito flexible tiene una alta estanqueidad a los gases, una fuerza de fricción pequeña, poco desgaste tras un uso prolongado, es fácil de mantener y tiene una alta resistencia a la presión y al calor.
Si el núcleo y el asiento de la válvula están deformados y presentan fugas, se deben seleccionar estrictamente los materiales del núcleo y el asiento de la válvula. Deben elegirse materiales con alta resistencia a la corrosión, y deben eliminarse los productos con defectos como picaduras y agujeros de arena para garantizar que el núcleo y el asiento de la válvula tengan un alto acabado de sellado. Cuando el núcleo y el asiento de la válvula estén muy desgastados o dañados, deberá sustituirse por una válvula nueva.
3.3 ¿Cómo tratar la oscilación de la válvula de control?
Cuando la válvula de control oscila y la oscilación es relativamente ligera, se puede aumentar la rigidez del muelle. Por ejemplo, elija un muelle con la rigidez adecuada para la válvula de control. Cuando la tubería y la base vibran violentamente, deben añadirse soportes para eliminar la interferencia de la vibración. Si la frecuencia de la válvula es la misma que la del sistema, deberá sustituirse la válvula de control.
3.4 ¿Qué hay que hacer si la válvula de control no funciona?
Si la válvula de control no funciona, ajuste la válvula reductora de presión para que la presión alcance la presión especificada de la fuente de aire. Comprobar los puntos de fuga de la tubería y la caja de juntas del posicionador, y apretar o sustituir las juntas y tuberías. Comprobar el orificio de amplificación y el orificio de estrangulación del posicionador y realizar mantenimiento.
3.5 ¿Cómo solucionar el funcionamiento inestable de la válvula de control?
Si el funcionamiento de la válvula de control es inestable, compruebe la tubería de señal, las juntas, los anillos de sellado y otras piezas, y elimine las fugas. Localice las piezas sueltas y apriételas. Añada aceite lubricante a las piezas con gran fricción.
3.6 ¿Cómo solucionar el funcionamiento lento de la válvula de control?
Si la válvula de control funciona lentamente, compruebe las piezas con mayor fricción y vuelva a montarlas. Ajuste el prensaestopas y sustituya la empaquetadura.
4. ¿Cómo se deben mantener las válvulas de control?
Durante el funcionamiento de las válvulas de control, si se produce una avería, puede causar daños importantes al funcionamiento normal y estable del sistema. Por lo tanto, es necesario mantener las válvulas de control para reducir la incidencia de fallos.
4.1 Mantenimiento reactivo
Cuando se produce una avería en la válvula de control, debe inspeccionarse para identificar la causa del fallo y repararse con prontitud.
4.2 Mantenimiento preventivo
Las válvulas de control deben limpiarse periódicamente para mantener su higiene y la integridad y durabilidad de sus componentes. Deben purgarse periódicamente las tuberías, prestando atención a las obstrucciones y a los residuos en su interior. Las juntas fijas de las válvulas de control deben inspeccionarse periódicamente para garantizar una buena resistencia a la corrosión y la lubricidad de los componentes.
Durante la instalación de las válvulas de control, se deben minimizar los tirones fuertes y las flexiones para reducir la presión y evitar deformaciones. Mantener una distancia entre la válvula de control y el compresor para reducir la vibración de la fuente de vibración. Se deben realizar inspecciones periódicas de las válvulas de control, prestando especial atención a su funcionamiento, comprobando que no haya fugas en la empaquetadura y añadiendo regularmente aceite lubricante a la empaquetadura.
4.3 Mantenimiento predictivo
Obtener información operativa de las válvulas de control mediante instrumentos inteligentes u otros equipos de diagnóstico para mejorar la calidad del control y las funciones de diagnóstico de las válvulas. Mediante el diagnóstico de instrumentos inteligentes u otros equipos de diagnóstico, se pueden identificar rápidamente los problemas de las válvulas de control y encontrar soluciones oportunas para su mantenimiento. Aumentar el desarrollo y el uso de posicionadores de válvulas inteligentes.
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